Котел , работающий на пылеугольном топливе, представляет собой промышленный или коммунальный котел , который вырабатывает тепловую энергию путем сжигания пылевидного угля (также известного как угольный порошок или угольная пыль , поскольку он такой же мелкий, как пудра в косметической косметике), который вдувается в топку.
Основная идея системы сжигания с использованием пылевидного топлива заключается в использовании всего объема печи для сжигания твердого топлива . Уголь измельчается до размера мелкого зерна, смешивается с воздухом и сжигается в потоке дымовых газов. В смесь также могут быть добавлены биомасса и другие материалы. Уголь содержит минеральные вещества, которые превращаются в золу во время сгорания. Зола удаляется в виде зольного остатка и летучей золы. Зольный остаток удаляется на дне печи.
Этот тип котлов доминирует на угольных электростанциях , вырабатывая пар для привода крупных турбин.
До разработок, приведших к использованию пылевидного угля, большинство котлов использовали колосниковое сжигание , при котором топливо механически распределялось на движущейся решетке в нижней части топки в частично измельченной форме, похожей на гравий. Воздух для горения продувался вверх через решетку, унося с собой более легкую золу и более мелкие частицы несгоревшего угля, некоторые из которых прилипали к стенкам топки. В 1918 году компания Milwaukee Electric Railway and Light Company , позже Wisconsin Electric, провела испытания по использованию пылевидного угля на своей электростанции Oneida Street . Эти эксперименты помогли Фреду Л. Дорнбруку разработать методы контроля смолистых остатков золы пылевидного угля с помощью кожухов трубок питательной воды котла, которые служили для снижения температуры поверхности стенок топки и позволяли легко удалять отложения золы. Эта станция стала первой центральной электростанцией в Соединенных Штатах, которая использовала пылевидное топливо.
Электростанция на улице Онейда возле здания мэрии Милуоки была выведена из эксплуатации и отремонтирована в 1987 году. Сейчас на ее месте находится репертуарный театр Милуоки.
Концепция сжигания угля, измельченного в мелкий порошок, исходит из убеждения, что если уголь сделать достаточно мелким, он будет гореть почти так же легко и эффективно, как газ. Скорость подачи измельченного угля контролируется компьютерами и варьируется в зависимости от потребности котла и количества воздуха, доступного для сушки и транспортировки топлива. Куски угля измельчаются между шарами или цилиндрическими роликами, которые движутся между двумя дорожками или «дорожками». Затем сырой уголь подается в измельчитель вместе с воздухом, нагретым примерно до 650 °F (340 °C) из котла. По мере того, как уголь измельчается в результате прокатки, горячий воздух высушивает его и выдувает пригодный для использования мелкий угольный порошок, который можно использовать в качестве топлива. Измельченный уголь из измельчителя напрямую выдувается в горелку в котле. Горелка смешивает измельченный уголь в воздушной суспензии с дополнительным предварительно нагретым воздухом для горения и выталкивает его из сопла, аналогичного по действию топливу, распыляемому топливным инжектором в двигателе внутреннего сгорания . В рабочих условиях в зоне горения имеется достаточно тепла для воспламенения всего поступающего топлива.
Существует два способа удаления золы из пода печи:
Летучая зола уносится вместе с дымовыми газами и отделяется от них в различных бункерах по пути движения, а затем в электрофильтре или рукавном фильтре.
Электростанции на пылеугольном топливе делятся на три категории: докритические пылеугольные (SubCPC) станции, сверхкритические пылеугольные (SCPC) станции и ультрасверхкритические пылеугольные (USCPC) станции. Основное различие между тремя типами пылеугольных котлов заключается в рабочих температурах и давлениях. Докритические станции работают ниже критической точки воды (647,096 К и 22,064 МПа ). Сверхкритические и ультрасверхкритические станции работают выше критической точки. С ростом давления и температуры увеличивается и эффективность работы. Докритические станции работают с эффективностью около 37%, сверхкритические станции — около 40%, а ультрасверхкритические станции — в диапазоне 42–45%.
Существует много видов пылевидного угля, имеющих различную теплотворную способность (CV), например, индонезийский уголь или стальной уголь (индийский уголь),
Сжигание пылевидного угля в ограниченных масштабах использовалось в паровозах . Например, см. прусский G 12 .
В 1929 году Управление по судоходству США оценило пылеугольный котел на пароходе Mercer , торговом судне водоизмещением 9500 тонн. Согласно его отчету, котел, нагреваемый пылеугольным топливом на Mercer, работал на 95% от эффективности своего лучшего рейса на нефтяном топливе. Сжигание пылеугольного топлива также было дешевле в эксплуатации и установке, чем судовые котлы, использующие нефть в качестве топлива. Первые шаги к использованию дизельных двигателей в качестве средства движения (на меньших судах) были также предприняты к концу 1920-х годов ― см. Дизельизация . [1] [2]